羰基定义了醛和酮的反应性。碳和氧之间的电负性差异使 C=O 键极化，在碳上放置部分正电荷 (δ+)，在氧上放置部分负电荷 (δ-)。这使得羰基碳具有强亲电性，而氧具有弱碱性。由于空间位阻较小且碳上部分正电荷的稳定性较高，醛 (RCHO) 通常比酮 (RCOR’) 对亲核试剂更具反应性。

命名和综合

醛的命名是通过将母烷烃的-e替换为-al；酮将 -e 替换为 -one。简单醛（甲醛、乙醛）和酮（丙酮、苯乙酮）的通用名称仍然广泛使用。几种合成路线提供了获得这些化合物的途径。使用 PCC（氯铬酸吡啶鎓）在温和条件下将伯醇氧化为醛，而不会过度氧化为羧酸。 Friedel-Crafts 酰化使用酰氯和路易斯酸催化剂 (AlCl₃) 将酮直接安装到芳香环上。烯烃的臭氧分解会裂解双键，根据烯烃的取代模式产生醛或酮。

亲核加成

醛和酮的特征反应是羰基碳的亲核加成反应。氢化物源如NaBH₄将醛还原为伯醇，将酮还原为仲醇； LiAlH₄ 的作用更强大，还能还原羧酸和酯。格氏试剂 (RMgX) 不可逆地添加：甲醛产生伯醇，其他醛产生仲醇，酮产生叔醇。氰化物（HCN 或 NaCN 与酸）加成形成氰醇 (RCH(OH)CN)，这是一种多用途的合成中间体。水可逆地添加形成宝石二醇（水合物），醇添加形成半缩醛和缩醛。缩醛的形成作为一种保护基策略特别有用——缩醛在碱性条件下是稳定的，并且可以通过弱酸水解去除。

酮-烯醇互变异构和羟醛缩合

具有 α-氢的醛和酮与其烯醇互变异构体处于平衡状态。在碱性条件下，α-碳的去质子化产生烯醇化物，一种强大的亲核试剂。羟醛缩合涉及烯醇攻击另一种醛或酮的羰基，形成β-羟基羰基化合物（羟醛），该化合物可以脱水形成α,β-不饱和体系。交叉羟醛反应（两种不同的羰基化合物之间）和分子内羟醛环化扩大了合成效用。

Baeyer-Villiger 氧化和还原

Baeyer-Villiger 氧化使用过氧酸（例如 mCPBA）在羰基附近插入一个氧原子，将酮转化为酯，将醛转化为羧酸或甲酸酯。迁移能力的趋势为：叔烷基>仲烷基>苄基>伯烷基>甲基。对于脱氧，Wolff-Kishner 还原（肼、强碱、热）和 Clemmensen 还原（Zn/Hg、HCl）均通过不同的机制将醛和酮转化为烷烃，当分子中的其他官能团对替代方法的条件敏感时非常有用。

生物和工业重要性

醛和酮存在于整个生物化学中：视网膜（酮）对于视力至关重要，丙酮酸（α-酮酸）是新陈代谢的核心，糖主要以环状半缩醛形式存在。在工业上，丙酮是一种常见的溶剂，甲醛用于聚合物生产（酚醛塑料），而酮则用作药物、香料和农用化学品合成的中间体。